R电容式硅微加速度传感器静态误差的标定

静态误差广泛存在于各种加速度传感器的应用中,对于误差的标定非常重要。本文介绍了电容式加速度传感器的结构,并分析其工作原理。对于加速度传感器的量程,采用精密离心机来标定静态误差,具体介绍了离心机实验过程,成功地实现了对加速度传感器静态误差的标定,并给出了电容式加速度传感器的标定数据和结果,标定结果使加速度传感器测量的线性度得到了很大的提高。标定方法也适用于其他类型加速度传感器。     

用于电容式传感器的静电激振台的研究

提出了用静电力激振法确定电容式加速度传感器的动态特性，并分析了其静电力的非线性、频率误差及补偿传感器本身寄生电容的方法。给出的静电振动台结构简单、经济实用，具有很宽的低频测量范围(可达1Hz)和较低的静电力非线性系数，输出端具有较高的信噪比，可广泛用于电容式传感器频率特性的测试及结构优化。本文给出了传感器在静电振动台上的测试结果。结果表明：传感器可动系统的几何参数直接影响频率特性曲线，随着传感器平均空气间隙的减小，可动系统的阻尼比增加。     

一种电容式加速度传感器的温度补偿电路

在电容式加速度传感器系统中,与电容式加速度敏感头相连的外围电路普遍存在温度漂移的问题.利用差分运算放大电路作为传感器的温度补偿电路,并描述了其工作原理.实验结果表明,该温度补偿电路可有效抑制传感器外围电路的温度漂移,把-40～60 ℃温度范围内的温漂抑制在20 mV内,且对电容式加速度传感器的线性度也有明显的改善.该补偿电路结构简单、实用性强、调节方便,具有一定的生产应用价值.     

微机械电容式加速度传感器的设计与加工工艺

对定齿偏置电容式加速度传感器进行了参数设计和优化。通过有限元仿真分析软件计算出其特征频率与典型振动模态,结果表明:传感器具有较大的频率响应范围,检测模态特征频率远小于其他模态,有效减小了交叉干扰。最后,给出了基于MEMS技术的电容式加速度传感器的加工工艺。     

微机械加速度传感器性能的等效电学模拟

建立了微机械电容式加速度传感器的等效电学模型,通过振动特性的等效电路模型分析了加速度传感器对正弦加速度信号,阶跃加速度信号,及存在反馈时的直流加速度信号的振动位移响应情况;利用压控电容模型分析了加速度传感器检测正弦加速度信号时的小电容检测电路的性能。模拟结果表明采用反馈可以拓宽加速度传感器的测量范围,利用等效电学模型可以优化接口电路的整体性能。     

具有RS232串口的电容式油量传感器的设计

电容式油量传感器由于结构简单、工作可靠，因此使用的比较广泛。但这种传感器的准确性受连接导线分布电容和温度的影响较大，从而制约了电容式油量表测量精度的提高。提出了一种基于单片机的具有RS232串口的电容式油量传感器的设计方法，解决了电容式油量传感器受连接导线分布电容影响和硬件补偿温度误差精度不高的问题。该传感器具有便于数字显示，性价比高，工作可靠等特点。     

寄生电容对电容式加速度传感器输出电压的影响

电容检测是保证电容式加速度传感器正常工作的重要条件之一。传感器中敏感结构间的寄生电容会对电容检测产生影响。文中建立了传感器敏感结构的等效模型,分析了寄生电容对输出电压产生的影响。文中首先分析了电容式加速度传感器中检测电路的工作原理。其次,根据敏感结构的组成分析待测电容以及寄生电容的分布情况,以及寄生电容对电容检测结果的影响。最后,通过实验验证理论分析的结果。     

高g值微机械加速度传感器的现状与发展

本文对用于侵彻武器和爆炸现场测量的高g值加速度传感器进行了四顾与展望.重点介绍了采用微机械工艺的高g值微加速度传感器.首先分析了目前几种新型压阻式和电容式高g值硅微机械加速度传感器的基本工作原理,主要技术指标和敏感元件的结构特点,讨论了几种用于制作高g值微加速度传感器的新型材料和工艺.最后总结了高g值微机械加速度传感器未来的发展趋势.     

SD1221加速度传感器的一种温度补偿方法

温度误差在电容式加速度微传感器总误差中占有很大的比重,因此温度补偿的好坏直接影响着传感器的测量精度.文中在分析SD1221加速度传感器受温度影响变化规律基础上,提出了一次线性预测修正方法,得到该补偿方法的硬件实现电路,并对采用该补偿电路前后的误差进行了测试与比较.实际测试表明:该方法可以有效降低温度变化的影响,简化修正过程,满足宽温度范围使用要求.     

贴片工艺对微加速度传感器CV特性的影响

针对设计制作的硅三明治MEMS电容式加速度传感器,利用COMSOL软件建立了封装结构有限元模型,仿真分析了贴片工艺对传感器芯片变形的影响。通过对贴片前后传感器CV特性曲线的测试,发现贴片后传感器在测量CV特性曲线时中间质量块会经历平动和转动的过程,曲线会出现明显拐点,提出了利用CV特性曲线计算贴片后传感器敏感质量块偏移大小和扭转角度的方法,通过该方法计算的结果与有限元仿真结果相符。     

高性能微加速度计接口电路的研究

介绍一种可用于微机械电容式加速度计检测的接口电路，该电路利用电荷放大器把电容变化转变成电压变化，再对被加速度信号调制的载波信号进行解调，经过低通放大滤波，最后得到与加速度信号成正比的直流电压信号，具有测量差分电容变化的功能和灵敏度高、线性好的特点。整体电路通过Pspice进行了仿真，优化后制成PCB板进行实验。实验结果线性度为5％，灵敏度为19．5V／pF，表明该电路是一种具有实用价值的电容式加速度计检测接口电路。     

极板不平行对力反馈微加速度传感器可靠工作范围的影响

根据梳齿式电容加速度传感器极板不平行对传感器静电力和阻尼力的影响,建立有阻尼力反馈微加速度传感器的等效电学模型.通过电学模拟,分析不同阻尼情况下由工艺原因引起的电容极板不平行对传感器可靠工作范围的影响.结果表明,当传感器受阶跃信号的冲击时,可靠工作范围随极板倾斜程度的增大而减小,并且模拟结果还表明, 在欠阻尼情况下传感器的可靠工作范围比临界阻尼或过阻尼情况下要小.     

电容式微加速度传感器微结构的拓扑优化

采用均匀化方法,以电容式微加速度传感器微结构的第一阶谐振频率为目标函数,以微结构的体积作为约束条件,建立了微结构的拓扑优化模型,对叉指式微加速度传感器微结构进行了拓扑优化设计,经计算获得满足体积约束并使第一阶谐振频率最大的微结构拓扑形式。计算结果表明该方法可以很好地解决微加速度传感器灵敏度和谐振频率这一对矛盾,在满足灵敏度的要求下提高微加速度传感器的测量范围上限,不失为一种先进的、有效的电容式微加速度传感器微结构的设计方法。     

一种大厚度的三轴差分电容式硅微加速度计

介绍了一种新型三轴全差分电容式加速度计的设计和制备。设计的加速度计采用了三个共用同一玻璃衬底的大厚度差分电容式微结构，分别用于检测三个垂直方向的加速度。同时，对所设计的微结构从理论和数值上进行了详细的分析。用有限元分析工具ANSYS对器件进行了模拟，模拟结果显示出器件设计的合理性。最后，给出了制备工艺和测试结果。     

电容式微加速度计结构的建模及仿真

建立了电容式微加速度计的结构模型,运用有限元分析方法对其进行模态分析,研究了微加速度计结构尺寸对谐振频率和模态振型的影响,得出了结构尺寸对这两者的影响规律,为此类加速度计的结构设计提供了依据。     

面向工程振动环境监测需求的MEMS加速度计及其应用

要:随着我国重大建设项目的日益增多,核电设施、大型桥梁、大科学装置等重要建筑工程对其所处环境的振动控制要求愈发苛刻,对工程振动的监测需求也日益强烈.基于硅微加工和超精密制造的MEMS加速度计集成度更高、尺寸更小、功耗和成本更低,高度契合需要使用极多加速度计的振动环境监测的应用需求.文中介绍了压电式和电容式MEMS加速度...     

时分复用数字闭环电容式微加速度计接口电路

为实现电容式微加速度计的数字输出闭环,设计了一种数字输出闭环ASIC(Application Specific Integrated Circuit)接口电路,以降低电路输出噪声并提高测量量程。对已有的电容式微加速度计ASIC电路进行了改进,分时段在中间极板上加载差分电容读出信号和由脉宽调变(PWM)波控制的反馈信号,然后由控制器实现闭环,利用Sigma Delta调制器实现模数转换。通过分析差分电容读出电路和Sigma Delta调制器的原理和特性,建立了该数字输出闭环电容式微加速度计的模型,进行了系统的设计与仿真。实验结果表明,该数字输出闭环电容式微加速度计的噪声水平为9.6μg/√Hz,量程为±3g。这些结果验证了时分复用方案的可行性和本文所提出模型的正确性。     

平板式可变电容器宏建模及其在MEMS设计中的应用实例

平板式可变电容器是MEMS重要的机电耦合部件,建立其宏模型是MEMS系统级快速仿真的迫切需求。本文采用解析法在三维空间内建立了可描述活动极板六自由度运动的宏模型,并以MAST为模型编码语言实现了其多端口参数化组件模型。在SABER仿真平台上构建了电容检测式微加速度计系统级模型,时域仿真结果表明使用该系统级模型能够快速进行有限元分析软件难以实现的复杂机电耦合系统时域行为分析。     

力反馈微加速度计的准静态和阶跃响应模型

对于微机械电容式加速度计,为了检测微小电容变化,必须引入交直流电压驱动信号,然而该静电力的存在显著影响传感器的最大可靠工作范围。对准静态惯性信号和阶跃惯性信号,深入研究了力反馈加速度计的可靠工作范围,建立了不同偏压配置的驱动信号对引起吸合失效的临界加速度信号的影响模型。研究结果表明静电力对阶跃信号的影响要比准静态信号大,动态工作条件下所能承受的最大阶跃加速度信号比准静态信号要小一个数量因子。对于双边驱动的力反馈加速度计,正正偏压配置或正负偏压配置可以最大程度地减小驱动信号引起的传感器吸合失效,从而增大可靠工作范围;而负负偏压配置或负正偏压配置增大了驱动信号效应,从而大大减小了可靠工作范围。     

Capacitive MEMS accelerometers for measuring high-g accelerations

A possibility of creating a capacitive accelerometer for measuring high-g accelerations (up to 10⁶ g and higher) is discussed. It is demonstrated that insertion of a thin electret film with a high surface potential into the gap between the electrodes ensures significant expansion of the frequency and amplitude ranges of acceleration measurements, whereas the size of the proposed device is smaller than that of available MEMS accelerometers for measuring high-g accelerations. A mathematical model of an electret accelerometer for high-g accelerations is developed, and the main specific features of accelerometer operation are analyzed.